EP3973199B1 - Segmentiertes axialgleitlager - Google Patents

Segmentiertes axialgleitlager

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EP3973199B1
EP3973199B1 EP20710100.7A EP20710100A EP3973199B1 EP 3973199 B1 EP3973199 B1 EP 3973199B1 EP 20710100 A EP20710100 A EP 20710100A EP 3973199 B1 EP3973199 B1 EP 3973199B1
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EP
European Patent Office
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segment
plain bearing
carrier
segments
axial plain
Prior art date
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EP20710100.7A
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English (en)
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Simon Vets
Koen Krieckemans
Nurhan KAVAS
Robby Popowicz
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ZF Wind Power Antwerpen NV
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Wind Power Antwerpen NV
ZF Friedrichshafen AG
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to an axial plain bearing according to the preamble of claim 1, an axial plain bearing according to the preamble of claim 2, an axial plain bearing according to the preamble of claim 6 and an axial plain bearing according to the preamble of claim 7.
  • the printed matter DE 10 2016 219 002 A1 discloses axial plain bearings for a planetary gear that are positively secured against rotation. Each pair of axial plain bearings for a planetary gear differs from each other. Identical axial plain bearings cannot be used on both sides of a planetary gear due to the steps present in the planetary pins.
  • tilting pad bearings and axial plain bearings with tapered surfaces are known from the state of the art.
  • the invention is based on the object of providing an axial plain bearing that does not have the disadvantages inherent in the prior art solutions.
  • the bearing should be cost-effective to manufacture and assemble.
  • An axial plain bearing refers to a plain bearing designed to absorb forces that run parallel to a rotational axis of the plain bearing. It is characterized in that it can absorb axial forces, i.e., forces running parallel to the rotational axis, exclusively in one direction. It cannot absorb opposing axial forces. Means that absorb opposing axial forces form a further axial plain bearing.
  • a first axial plain bearing according to the invention has at least two, preferably at least three, four, or five physically separate, one-piece segments. Each individual segment of the axial plain bearing is thus constructed in one piece. Two of the segments are physically separated from each other, i.e., they are separate pieces. In particular, no two segments are integrally connected to each other. Furthermore, the segments are preferably arranged separately from each other, so that no two segments touch each other.
  • one or more, preferably at least two, three, four or five segments of the first axial plain bearing each have one or more wedge surfaces.
  • a second axial plain bearing according to the invention has exactly one segment. This segment is formed in one piece.
  • the segment is interrupted along its course around a rotational axis of the axial plain bearing. This means that the segment does not run continuously around the rotational axis. Instead, the segment's course is interrupted by a gap that is free of the segment. In particular, neither the segment nor any part of the segment is rotationally symmetrical—neither to the rotational axis nor to any other axis.
  • the aforementioned wedge surfaces each form a sliding surface. This means that they are designed to form a pair of sliding surfaces with a common, preferably circular, sliding surface.
  • the two sliding surfaces of a pair of sliding surfaces are rotatable relative to each other and slide against each other during rotation.
  • a gap between the sliding surfaces is preferably filled with lubricant, so that fluid or mixed friction occurs between the sliding surfaces.
  • the sliding surfaces of a sliding surface pair of an axial plain bearing are designed to transfer forces to each other at least in the axial direction.
  • a first sliding surface of a sliding surface pair is thus designed to transfer forces in a specific axial direction to the second sliding surface of the sliding surface pair.
  • the second sliding surface is designed to transfer forces that run opposite to it in the axial direction to the first sliding surface.
  • the wedge surfaces of the axial plain bearings according to the invention are functionally equivalent to the wedge surfaces of conventional wedge surface bearings. Accordingly, the shape of the wedge surfaces of a conventional wedge surface bearing can be transferred to the wedge surfaces of the axial plain bearing according to the invention.
  • the wedge surfaces are preferably flat surfaces that are tilted with respect to a radial plane, i.e., orthogonal to the axis of rotation of the plain bearing.
  • a surface tilted with respect to a plane runs antiparallel to the plane.
  • An axis about which the plane is tilted runs at least partially, preferably exclusively, radially. With an at least partially radial axis, a direction vector of the axis is oriented radially.
  • the wedge surfaces preferably each enclose an acute angle with the plane.
  • the individual segments of the thrust bearings according to the invention are very easy to assemble. This is particularly advantageous for large bearings. Since each individual segment is comparatively small, materials intended for smaller plain bearings can also be used. In particular, materials for industrially manufactured bearings can be used, with corresponding cost advantages.
  • one or more, preferably all segments have at least two, preferably three, four or five wedge surfaces.
  • the wedge surfaces are rotationally symmetrical to one another with respect to the axis of rotation of the plain bearing.
  • the wedge surfaces can thus be mapped onto one another by rotating them through one or more angles of rotation around the axis of rotation of the plain bearing.
  • a groove extends between each two of the wedge surfaces.
  • the groove preferably extends at least partially, preferably completely, radially relative to the axis of rotation of the axial plain bearing.
  • the idea underlying the invention can be realized by having at least one tilting segment instead of at least one wedge surface.
  • the above statements regarding the wedge surfaces apply mutatis mutandis to the tilting segments.
  • One or more, preferably all, segments of the axial plain bearing each have at least one bore for oil supply.
  • the at least one bore is preferably a through-bore, which in particular extends into a groove running between two of the wedge surfaces.
  • the axial plain bearing is formed with a support that can be rotatably mounted.
  • the support is preferably a one-piece component.
  • One or more, preferably all, segments are rigidly fixed in the support, i.e., without the possibility of relative movement.
  • the fixation is preferably positively locked.
  • the segments are secured by means of recesses in the carrier.
  • the carrier has one or more recesses, each of which accommodates a segment.
  • the segments are inserted into the recesses in such a way that a positive connection is created between each segment and each recess.
  • the recesses are designed as a negative mold of each segment.
  • the carrier is designed with at least one lubricant line that opens into the recess. This provides a lubricant-conducting connection between the lubricant line and the bore. This allows lubricant to be introduced into the thrust bearing.
  • the axial plain bearing according to the invention and its preferred developments are particularly suitable for supporting a planetary gear in a planetary carrier.
  • two axial plain bearings are preferably provided, located on opposite end faces of the planetary gear.
  • a flange of the planetary carrier preferably serves as a support for the segments of the axial plain bearings.
  • the invention makes it possible to use identical axial plain bearings on both sides of the planetary gear.
  • FIG. 1 A planetary carrier 101 is shown. Its cheek has a recess 103.
  • the recess 103 is a negative form of an axial plain bearing segment 105. When the axial plain bearing segment 105 is inserted into the recess 103, it is positively secured by the recess.
  • a lubricant line 109 opens into the groove 107.
  • the axial plain bearing segment 105 has through-bores 111 extending in the axial direction. On one side, the through-bores 111 open into a bearing gap, and on the other side, into the groove 107. This creates a lubricant-conducting connection between the lubricant line 109 and the through-bores 111.
  • the axial plain bearing segment 105 is provided with wedge surfaces 113. Grooves 115 run between the wedge surfaces 113. The through holes 111 open into these grooves.
  • the Figure 2 The axial plain bearing segment 201 shown corresponds in its basic form to that shown in Figure 1
  • it instead of the wedge surfaces 113, it has tilting segments 203.
  • Lubrication is provided via through holes 205, each of which opens into a recess 207, with which the respective tilting segment 203 is fixed.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Axialgleitlager nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, ein Axialgleitlager nach dem Oberbegriff von Anspruch 2, ein Axialgleitlager nach dem Oberbegriff von Anspruch 6 und ein Axialgleitlager nach dem Oberbegriff von Anspruch 7.
  • Die Druckschrift DE 10 2016 219 002 A1 offenbart Axialgleitlager für ein Planetenrad, die formschlüssig gegen Verdrehen gesichert sind. Jeweils zwei Axialgleitlager für ein Planetenrad sind dabei voneinander verschieden. Baugleiche Axialgleitlager auf beiden Seiten eines Planetenrads lassen sich aufgrund von Stufen, die in den Planetenbolzen vorhanden sind, nicht verwenden.
  • Aus dem Stand der Technik sind darüber hinaus sogenannte Kippsegmentlager und Axialgleitlager mit Keilflächen (Tapered Land) bekannt.
  • DE 102008046946 A1 offenbart die Merkmale des Obergriffs von Anspruch 1.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Axialgleitlager verfügbar zu machen, das die den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen innewohnenden Nachteile nicht aufweist. Insbesondere soll das Lager kostengünstig zu fertigen und zu montieren sein.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Axialgleitlager nach Anspruch 1 ein Axialgleitlager nach Anspruch 2, ein Axialgleitlager nach Anspruch 6 und ein Axialgleitlager nach Anspruch 7. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten und ergeben sich aus den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen. Ein Axialgleitlager bezeichnet ein Gleitlager, das ausgebildet ist, Kräfte aufzunehmen, die parallel zu einer Drehachse des Gleitlagers verlaufen. Es zeichnet sich dadurch aus, dass es axiale, das heißt parallel zu der Drehachse verlaufende Kräfte ausschließlich in eine Richtung aufnehmen kann. Es kann keine entgegengesetzt verlaufenden axialen Kräfte aufnehmen. Mittel, die entgegengesetzt verlaufende axiale Kräfte aufnehmen, bilden ein weiteres Axialgleitlager.
  • Ein erstes erfindungsgemäßes Axialgleitlager weist mindestens zwei, bevorzugt mindestens drei, vier oder fünf physisch voneinander getrennte, jeweils einstückige Segmente auf. Jedes einzelne Segment des Axialgleitlagers ist also einstückig ausgeführt. Jeweils zwei der Segmente sind physisch voneinander getrennt, das heißt, es handelt sich um separate Stücke. Insbesondere sind keine zwei Segmente einstückig miteinander verbunden. Vorzugsweise sind die Segmente darüber hinaus separat voneinander angeordnet, sodass keine zwei Segmente einander berühren.
  • Erfindungsgemäß weisen ein oder mehrere, vorzugsweise mindestens zwei, drei, vier oder fünf Segmente des ersten Axialgleitlagers jeweils eine oder mehrere Keilflächen auf.
  • Ein zweites erfindungsgemäßes Axialgleitlager weist genau ein Segment auf. Dieses ist einstückig ausgebildet.
  • Erfindungsgemäß ist das Segment entlang seines Verslaufs um eine Drehachse des Axialgleitlagers herum unterbrochen. Dies bedeutet, dass das Segment nicht in sich geschlossen um die Drehachse herum verläuft. Stattdessen ist der Verlauf des Segments von einer Lücke unterbrochen, die frei von dem Segment ist. Insbesondere ist weder das Segment noch ein Teil des Segments rotationssymmetrisch - weder zu der Drehachse noch zu einer anderen Achse.
  • Die obengenannten Keilflächen bilden jeweils eine Gleitfläche aus. Dies bedeutet, dass sie ausgebildet sind, mit einer gemeinsamen, bevorzugt kreisringförmigen Gleitfläche, ein Gleitflächenpaar auszubilden. Die zwei Gleitflächen eines Gleitflächenpaars sind relativ zueinander verdrehbar und gleiten bei einer Drehung aneinander ab. Ein Spalt zwischen den Gleitflächen ist bevorzugt mit Schmierstoff gefüllt, sodass zwischen den Gleitflächen Flüssigkeits- oder Mischreibung auftritt.
  • Die Gleitflächen eines Gleitflächenpaars eines Axialgleitlagers sind ausgebildet, Kräfte mindestens in axialer Richtung aufeinander zu übertragen. Eine erste Gleitfläche eines Gleitflächenpaars ist also ausgebildet, Kräfte in eine bestimmte axiale Richtung auf die zweite Gleitfläche des Gleitflächenpaars zu übertragen. Umgekehrt ist die zweite Gleitfläche ausgebildet, Kräfte, die entgegengesetzt dazu in axialer Richtung verlaufen, auf die erste Gleitfläche zu übertragen.
  • Die Keilflächen der erfindungsgemäßen Axialgleitlager sind funktionsgleich zu den Keilflächen herkömmlicher Keilflächenlager. Entsprechend lässt sich die Form der Keilflächen eines herkömmlichen Keilflächenlagers auf die Keilflächen des erfindungsgemäßen Axialgleitlagers übertragen. So handelt es sich bei einer den Keilflächen bevorzugt ebenen Flächen, die bezüglich einer radial, das heißt orthogonal zu der Drehachse des Gleitlagers, verlaufenden Ebene verkippt sind. Eine bezüglich einer Ebene verkippte Fläche verläuft antiparallel zu der Ebene. Eine Achse, um welche die Ebene verkippt ist, verläuft mindestens teilweise, vorzugsweise ausschließlich radial. Bei einer mindestens teilweise radial verlaufenden Achse ist ein Richtungsvektor des Verlaufs der Achse radial orientiert. Die Keilflächen schließen mit der Ebene jeweils bevorzugt einen spitzen Winkel ein.
  • Die einzelnen Segmente der erfindungsgemäßen Axialgleitlager lassen sich sehr einfach montieren. Dies ist insbesondere bei großen Lagern von Vorteil. Da jedes einzelne Segment vergleichsweise klein ist, können auch Materialien verwendet werden, die für kleinere Gleitlager vorgesehen sind. Insbesondere kann auf Materialien für großindustriell hergestellte Lager mit entsprechenden Kostenvorteilen zurückgegriffen werden.
  • In einer bevorzugten Weiterbildung weisen ein oder mehrere, bevorzugt alle Segmente mindestens zwei, bevorzugt drei, vier oder fünf Keilflächen auf.
  • Die Keilflächen sind in einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung bezüglich der Drehachse des Gleitlagers zueinander drehsymmetrisch. Die Keilflächen lassen sich also durch Drehung um einen oder mehrere Drehwinkel um die Drehachse des Gleitlagers aufeinander abbilden.
  • Zwischen jeweils zwei der Keilflächen verläuft in einer bevorzugten Weiterbildung eine Nut. Die Nut verläuft bevorzugt mindestens teilweise, bevorzugt vollständig bezüglich der Drehachse des Axialgleitlagers radial.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Idee lässt sich realisieren, indem das mindestens bzw. genau eine Segment anstelle der mindestens einen Keilfläche mindestens ein Kippsegment aufweist. Obige Aufführungen betreffend die Keilflächen gelten dabei mutatis mutandis für die Kippsegmente.
  • Ein oder mehrere, bevorzugt alle Segmente des Axialgleitlagers weisen jeweils mindestens eine Bohrung zur Ölversorgung auf. Bei der mindestens einen Bohrung handelt es sich vorzugsweise um eine Durchgangsbohrung, die insbesondere in eine zwischen zwei der Keilflächen verlaufende Nut.
  • Erfindungsgemäß ist das Axialgleitlager mit einem Träger der drehbar gelagert sein kann, gebildet. Bei dem Träger handelt es sich bevorzugt um ein einstückiges Bauteil. Ein oder mehrere, bevorzugt alle Segmente sind starr, das heißt, ohne die Möglichkeit einer Relativbewegung, in dem Träger fixiert. Die Fixierung erfolgt bevorzugt formschlüssig.
  • Die Fixierung der Segmente erfolgt mittels Vertiefungen in dem Träger. Der Träger weist also eine oder mehrere Vertiefungen zur Aufnahme jeweils eines Segments auf. Die Segmente werden so in die Vertiefungen eingesetzt, dass zwischen einem Segment und einer Vertiefung jeweils eine formschlüssige Verbindung zustande kommt. Die Vertiefungen sind dabei als Negativform jeweils eines Segments ausgebildet.
  • Der Träger ist mit mindestens einer Schmierstoffleitung ausgebildet, die in die Vertiefung mündet. Dadurch steht die Schmierstoffleitung schmierstoffleitend mit der Bohrung in Verbindung. Auf diese Weise lässt sich Schmierstoff in das Axialgleitlager einleiten.
  • Das erfindungsgemäße Axialgleitlager und dessen bevorzugte Weiterbildungen eignen sich besonders für die Lagerung eines Planetenrads in einem Planetenträger.
  • Zur Lagerung des Planetenrads sind bevorzugt zwei erfindungsgemäße Axialgleitlager vorgesehen, die sich an gegenüberliegenden Stirnseiten des Planetenrads befinden. Die Stirnseiten bilden dabei jeweils zusammen mit den Keilflächen oder Kippsegmenten Gleitflächenpaare. Als Träger für die Segmente der Axialgleitlager dient bevorzugt jeweils eine Wange des Planetenträgers.
  • Die Erfindung ermöglicht es, beidseitig des Planetenrads baugleiche Axialgleitlager zu verwenden.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt. Übereinstimmende Bezugsziffern kennzeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale. Im Einzelnen zeigt:
    • Figur 1 ein segmentiertes Axialgleitlager mit Keilflächen; und
    • Figur 2 ein segmentiertes Axialgleitlager mit Kippsegmenten.
  • In Figur 1 ist ein Planetenträger 101 dargestellt. Dessen Wange weist eine Vertiefung 103 auf. Bei der Vertiefung 103 handelt es sich um eine Negativform eines Axialgleitlagersegments 105. Wenn das Axialgleitlagersegment 105 in die Vertiefung 103 eingesetzt ist, wird es von dieser formschlüssig fixiert.
  • Am Grund der Vertiefung 103 befindet sich eine Nut 107. In die Nut 107 mündet eine Schmierstoffleitung 109.
  • Das Axialgleitlagersegment 105 weist Durchgangsbohrungen 111 auf, die sich in axialer Richtung erstrecken. Zur einen Seite hin münden die Durchgangsbohrungen 111 in einen Lagerspalt, zur anderen Seite hin in die Nut 107. Auf diese Weise kommt eine schmierstoffleitende Verbindung zwischen der Schmierstoffleitung 109 und den Durchgangsbohrungen 111 zustande.
  • Das Axialgleitlagersegment 105 ist mit Keilflächen 113 versehen. Zwischen den Keilflächen 113 verlaufen Nuten 115. In diese münden die Durchgangsbohrungen 111.
  • Die Keilflächen 113 bilden zusammen mit einer weiteren Gleitfläche, etwa einer Stirnfläche eines Planetenrads, den oben genannten Lagerspalt.
  • Das in Figur 2 dargestellte Axialgleitlagersegment 201 entspricht in seiner Grundform dem in Figur 1 dargestellten Axialgleitlagersegment 105. Anstelle der Keilflächen 113 weist es allerdings Kippsegmente 203 auf. Die Schmierung erfolgt über Durchgangsbohrungen 205, die in jeweils eine Vertiefung 207 münden, mit der das jeweilige Kippsegment 203 fixiert ist.
    • Bezugszeichen
    • 101
    Planetenträger
    103
    Vertiefung
    105
    Axialgleitlagersegment
    107
    Nut
    109
    Schmierstoffleitung
    111
    Durchgangsbohrung
    113
    Keilfläche
    115
    Nut
    201
    Axialgleitlagersegment
    203
    Kippsegment
    205
    Axialgleitlagersegment
    207
    Vertiefung

Claims (7)

  1. Axialgleitlager mit mindestens zwei jeweils einstückigen Segmenten (105) und einen Träger (101); wobei
    mindestens eins der mindestens zwei Segmente (105) starr in dem Träger (101) fixiert ist; wobei
    es sich bei den Segmenten (105) um separate Stücke handelt; wobei mindestens ein Segment (105) mindestens eine als Gleitfläche dienende Keilfläche (113) aufweist;
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Träger (101) mindestens eine Vertiefung (103) ausbildet; wobei
    die Vertiefung (103) das mindestens eine Segment (105) formschlüssig fixiert; wobei mindestens eins der mindestens zwei Segmente (105) mindestens eine Bohrung (111) zur Ölversorgung aufweist; wobei
    der Träger (101) mindestens eine in die Vertiefung (130) mündende Schmierstoffleitung (109) ausbildet; und wobei
    die Schmierstoffleitung (109) schmierstoffleitend mit der Bohrung (111) in Verbindung steht.
  2. Axialgleitlager mit genau einem Segment und einem Träger (101); wobei das Segment einstückig ausgebildet ist; wobei
    das Segment entlang seines Verlaufs um eine Drehachse des Axialgleitlagers herum unterbrochen ist; wobei
    das Segment mindestens eine als Gleitfläche dienende Keilfläche aufweist; und wobei
    das genau eine Segment starr in dem Träger (101) fixiert ist; wobei
    der Träger (101) mindestens eine Vertiefung (103) ausbildet; wobei
    die Vertiefung (103) das mindestens eine Segment (105) formschlüssig fixiert;
    wobei das genau eine Segment mindestens eine Bohrung (111) zur Ölversorgung aufweist; wobei
    der Träger (101) mindestens eine in die Vertiefung (130) mündende Schmierstoffleitung (109) ausbildet; und wobei
    die Schmierstoffleitung (109) schmierstoffleitend mit der Bohrung (111) in Verbindung steht.
  3. Axialgleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche; wobei mindestens eins der mindestens zwei Segmente (105) bzw. das genau eine Segment mindestens zwei Keilflächen (113) aufweist.
  4. Axialgleitlager nach dem vorhergehenden Anspruch; wobei die Keilflächen (113) bezüglich einer Drehachse des Gleitlagers zueinander drehsymmetrisch sind.
  5. Axialgleitlager nach einem der vorhergehenden zwei Ansprüche; wobei zwischen jeweils zwei Keilflächen (113) eine Nut (115) verläuft.
  6. Axialgleitlager mit mindestens zwei jeweils einstückigen Segmenten (201) und einen Träger (101); wobei
    mindestens eins der mindestens zwei Segmente (105) starr in dem Träger (101) fixiert ist; wobei
    es sich bei den Segmenten (201) um separate Stücke handelt; wobei mindestens ein Segment (201) mindestens ein als Gleitfläche dienendes Kippsegment (203) aufweist; wobei mindestens eins der mindestens zwei Segmente (105) mindestens eine Bohrung (111) zur Ölversorgung aufweist; wobei
    der Träger (101) mindestens eine in die Vertiefung (130) mündende Schmierstoffleitung (109) ausbildet; und wobei
    die Schmierstoffleitung (109) schmierstoffleitend mit der Bohrung (111) in Verbindung steht.
  7. Axialgleitlager mit genau einem Segment und einen Träger (101); wobei das Segment starr in dem Träger (101) fixiert ist; wobei
    das Segment einstückig ausgebildet ist; wobei
    das Segment entlang seines Verlaufs um eine Drehachse des Axialgleitlagers herum unterbrochen ist; wobei mindestens ein als Gleitfläche dienendes Kippsegment (203) an dem Segment angeordnet ist; wobei das genau eine Segment mindestens eine Bohrung (111) zur Ölversorgung aufweist; wobei
    der Träger (101) mindestens eine in die Vertiefung (130) mündende Schmierstoffleitung (109) ausbildet; und wobei
    die Schmierstoffleitung (109) schmierstoffleitend mit der Bohrung (111) in Verbindung steht.
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